Cinquante ans plus tard, divers dons nécessitent une nouvelle extension. L'architecte Balat est désigné pour concevoir un nouveau « Palais des Beaux-Arts ». Implanté rue de la Régence, il est inauguré par le roi Léopold II le 1er août 1880. Ce « Palais des Beaux-Arts » deviendra le Musée d'Art ancien en 1887 suite au déménagement des œuvres des maîtres anciens.
Fin du dix-neuvième siècle, les bâtiments des 7-9 rue du Musée, sont construits dans le même style que celui des hôtels de la place Royale, dans le but de clôturer l'extension nord du Musée d'Art ancien.
Début du vingtième siècle, la démolition du quartier Saint-Roch et l'installation progressive du Mont des Arts transforment profondément les alentours du Musée des Beaux-Arts. Diverses institutions y sont construites, dont la Bibliothèque royale de Belgique, qui permit de libérer des locaux place du Musée et d’ouvrir 53 salles modernes en 1974.
En 1965 et 1967, l'État acquiert les hôtels Argenteau (doté d'un imposant escalier Art déco) et Gresham (décoré en style Art nouveau par Léon Govaerts) qui viennent se greffer au Musée d'Art ancien.
En 1977, le ministère des Travaux publics entame, en collaboration avec l'architecte Roland Delers, les travaux nécessaires à l'adaptation du rez-de-chaussée du Musée sis rue de la Régence.
Après une importante campagne de travaux, le Musée d'Art moderne prend place sous la place du Musée et est inauguré en 1984.
Magritte et Fin de siècle
En 2009, le Musée Magritte est inauguré dans le bâtiment sis place Royale 1. Ce musée retrace la carrière du surréaliste belge René Magritte. L’entrée du musée se situe à la rue de la Régence 3.
En 2011, le Musée d’Art moderne ferme ses portes pour céder sa place au nouveau Musée Fin de siècle. Celui-ci ouvre en 2013 aux étages souterrains de la rue de la Régence 3.
Établissements à Ixelles
Outre les musées de la rue de la Régence et de la place Royale, les Musées royaux des Beaux-Arts de Belgique comptent également deux musées à Ixelles.
Depuis 1868, le musée Wiertz sis rue Vautier 62 fait partie des Musées royaux des Beaux-Arts. Le complexe comprend l’ancienne habitation de l’artiste, l’atelier et une conciergerie.
Le musée Meunier, sis rue de l’Abbaye 59 à Ixelles également, fait aussi partie des Musées royaux des Beaux-Arts de Belgique depuis la fin des années septante. Il s’agit de l’ancienne maison-atelier ixelloise du peintre, sculpteur et dessinateur du dix-neuvième siècle Constantin Meunier. L’État belge a acheté la maison en 1930 et l’a transformée en musée en 1938. En 1986, le musée a été réaménagé.
